9.2. Плавка свинца и свинцовых сплавов

Чистый свинец и свинцовые сплавы, как и оловянные, плавят в чугунных тиглях под слоем древесного угля. Технология плавки облегчается низкой температурой плавления исходных материалов. Сплавы мало поглощают газы, поэтому в отливках отсутствуют газовые раковины и пористость. Потери от окисления снижаются при использовании покрова из древесного угля.

Чистый свинец после расплавления нагревают до температуры 375 – 400 ^оС и рафинируют хлористым аммонием (0,15 % от массы расплав). Соль вводят при помощи колокольчика.

В качестве шихты для плавки баббитов используют чистые металлы, лигатуры:Cu – Sb; Sb – Te; Sn – Sb – Ni и подготовительные сплавы, выплавленные из лома и отходов.

Технологии плавки рабочих и подготовительных сплавов одинаковы. Сначала в тигель загружают более тугоплавкую часть шихты (сурьму, лигатуры с медью и никелем) и 10 – 20 % легкоплавкой части шихты (свинец, лом и отходы, подготовительные сплавы). Плавление ведут под покровом древесного угля. С расплава снимают шлак и при температуре 600 ^оС вводят кусковой мышьяк (баббиты Б6 и БН). Расплав тщательно перемешивают и загружают остальную часть шихты. Последними при температуре 420 -450 ^оС загружают чистые олово, кадмий и теллур. Расплав вновь тщательно перемешивают и рафинируют хлористым аммонием (0,15 %). К разливке приступают через 10 – 15 мин после рафинирования.

Плавка баббитов в одном тигле неизбежно приводит к перегреву расплава. Этого можно избежать, если вести плавку в двух тиглях разной емкости. В тигле меньшей емкости плавят более тугоплавкие компоненты шихты (сурьма, медь, лигатуры). В тигле большей емкости плавят основную массу легкоплавких компонентов, в том числе отходы. Плавление ведется одновременно в обеих тиглях под древесным углем. После расплавления составляющих шихты, расплав из малого тигля с температурой около 700 ^оС переливают в тигель большей емкости с температурой не выше 500 ^оС. Скорость вливания должна быть такой, чтобы не произошел местный перегрев (высокая скорость) расплава или не образовались твердые куски (малая скорость). Кроме того, расплав в малом тигле легче, чем расплав на основе свинца. Он может плавать на поверхности, поэтому требуется тщательное перемешивание. Добавки мышьяка, олова, кадмия или теллура (в зависимости от марки сплава) можно производить в большой тигель после полного слива тугоплавкого расплава.

Такой способ ведения плавки требует наличия двух печей.

Вопросы для самоконтроля

1. Что облегчает технологию плавки оловянных и свинцовых сплавов?

2. В каких печах и тиглях можно плавить легкоплавкие сплавы?

3. Как рафинируют баббиты?

4. Какие покровы используют для защиты от окисления?

5. Можно ли вести плавку без покровных флюсов?

6. Как защитить отливку от неметаллических включений?

10. Плавка сплавов благородных металлов

Технология плавки сплавов этой группы наиболее проста, так как благородные металлы практически не взаимодействуют с газами и огнеупорными материалами. Однако легирующие элементы, входящие в состав сплавов, несколько меняют условия плавки. Ниже будут рассмотрены особенности плавки сплавов благородных металлов для целей ювелирного и художественного литья. Как правило, это отливки с небольшой массой и для плавки необходимы печи с малой емкостью тигля. Наиболее подходят для плавки сплавов благородных металлов индукционные плавильные установки (УИП), в состав которых кроме печи входят полупроводниковый преобразователь частоты, блок компенсации и автономная система охлаждения. Они имеют емкость плавильного тигля от 0,25 до 30 кг (по меди). На рис. 39 и 38 показаны установки для плавки 0,5 и 10 кг. Для определения массы золота указанную емкость тиглей надо умножить на 2,27, а для серебра поправочный коэффициент составляет 1,23.

Для плавки драгоценных металлов и сплавов с высокой температурой плавления (до 2000 ^оС) можно рекомендовать УИП с вакуумным литьем модели УИП-3-440-0,5 ВЛ (рис. 41) Плавка металла осуществляется в открытом тигле в атмосфере аргона. Прогретая форма устанавливается в вакуумный контейнер с остаточным давлением 0,01 Па, установленный над тиглем. Литье осуществляется переворотом системы «тигель – форма». Данный метод позволяет получать ажурные ювелирные отливки или стоматологическое литье. Для этих же целей предназначены УИП с центробежным принудительным заполнением форм моделей УИПЦ-3-440-0,5 (рис. 42) и УИПЦ-3-440-1,0.

Рис. 39. Установка индукционная плавильная УИП – 3 – 440 – 0,5

Плавка осуществляется в графитовых или керамических тиглях на открытом воздухе или в среде аргона. Литье производится путем подъема тигля к центробежному механизму с формой. Жидкий металл под действием центробежных сил заполняет любые полости литейной формы. Технические характеристики УИП приведены в табл. 18.

Рис. 40. Установка индукционная плавильная УИПП-16-10-10,0:

а – общий вид установки; б – индукционная плавильная печь

Рис. 41. Установка индукционная плавильная с вакуумным литьем УИП-3-440-0,5 ВЛ: а- общий вид; б – печь плавильная индукционная ППИ- 0,5 ВЛ

Рис. 42. Установка индукционная плавильная центробежная УИПЦ-3-440-0,5: а- общий вид; б – тигель и форма в центробежном устройстве

Таблица 18

Технические характеристики УИП малой емкости

Тип установки	Емкость (по меди), кг и тип тигля	Время плавки, ч	Мощ-ность, кВт	Часто-та, кГц	Габариты (длина × ширина × высота), мм
УИП-3-440-0,25 УИП-10-22-3,0 УИП-16-10-5,0 УИП-3-440-0,5ВЛ УИПЦ-3-440-0,5	0,25 (алунд) 3,0 (ТГ-3) 5,0 (ТГ-5) 0,5 (графит, корунд) 0,5 (графит, корунд)	0,1 0,3 0,25 0,5 0,5	3 10 16 2,7 3; 5	440 22 10 440 440	500 × 500 1000 × 480 1000 × 480 400×605×100 -

Графитовые тигли можно использовать при температурах до 1300 ^оС, а корундовые выдерживают рабочие температуры до 2000 ^оС.